Principper for elmotor til dummies

Grundlaget for den elektriske motor, både jævnstrøm og vekselstrøm, er baseret på Ampere-kraft. Hvis du ikke kvæler, hvordan det viser sig, vil intet nogensinde være uforståeligt.

Fig. 1

PS Der er faktisk et vektorprodukt og forskelle, men dette er detaljer, og vi har et forenklet, specielt tilfælde.

Retningen på amperekraften bestemmes af reglen for venstre hånd.

Fig.2

Sæt mentalt venstre hånd på den øverste figur og få retning af Ampere-styrker. Hun skriver stræk rammen med strømmen i den position som vist i fig. 1. Og intet vil vende sig her, rammen er i balance, stabil.

Og hvis rammen med strømmen drejes forskelligt, så er det, hvad der vil ske:

figur 3

Der er ikke nogen ligevægt her allerede, Ampere-kraften udfolder de modsatte vægge, så rammen begynder at rotere. Mekanisk rotation vises. Dette er grundlaget for den elektriske motor, selve essensen og derefter kun detaljerne.

Næste.

Hvad gør nu rammen med strømmen i fig. 3? Hvis systemet er perfekt uden friktion, vil der naturligvis være svingninger. Hvis der er friktion, dæmpes svingningerne gradvist, rammen med strøm stabiliseres og bliver som i fig. 1.

Men vi har brug for konstant rotation, og det kan opnås på to grundlæggende forskellige måder, og herfra opstår forskellen mellem jævnstrøm og elektriske motorer.

Metode 1. Skift retningen for strømmen i rammen.

Denne metode bruges i jævnstrømsmotorer og dens efterkommere.

Vi ser på billederne. Lad vores motor tændes, og rammen med strømmen orienteres på en eller anden måde tilfældigt, som for eksempel:

Fig. 4.1 Tilfældigt placeret ramme

Ampere-kraft virker på en tilfældigt placeret ramme, og den begynder at rotere.

Figur 4.2

Under bevægelse når rammen en vinkel på 90 °. Øjeblikket (øjeblikket af et par kræfter eller rotationsmoment) er maksimalt.

Figur 4.3

Og nu når rammen en position, når der ikke er noget rotationsmoment. Og hvis du ikke slukker for strømmen nu, vil Ampere-kraften allerede bremse rammen, og ved slutningen af ​​halvdrejningen vil rammen stoppe og begynde at rotere i den modsatte retning. Men vi har ikke brug for det.

Derfor foretager vi en vanskelig bevægelse i fig. 3 - vi ændrer retningen på strømmen i rammen.

Fig.4.4

Og efter at have krydset denne position bremses rammen med den ændrede strømretning ikke længere, men accelererer igen.

Fig.4.5

Og når rammen nærmer sig den næste ligevægtsposition, ændrer vi strømmen igen.

Fig.4.6

Og rammen fortsætter igen med at accelerere, hvor vi har brug for.

Og så viser det sig en konstant rotation. Er det smukt? Smukt. Det er kun nødvendigt at ændre retningen på de nuværende to gange pr. Revolution og hele virksomheden.

Og han gør det, dvs. giver en ændring af den aktuelle specialenhed - børste-opsamlerenhed. I princippet er det organiseret som følger:

figur 5

Figuren er klar og uden forklaring. Rammen gnider på en kontakt, derefter på en anden, og så ændres strømmen.

Et meget vigtigt træk ved børste-opsamlerenheden er dens lille ressource. På grund af friktion. For eksempel er her DPR-52-N1-motoren - den mindste driftstid på 1000 timer. Samtidig er levetiden for moderne børsteløse motorer mere end 10.000 timer, og vekselstrømsmotorer (der er heller ingen SHKU der) mere end 40.000 timer.

Post script. Ud over den almindelige jævnstrømsmotor (standard, det betyder med en børste-opsamlerenhed), er der også dens udvikling: en børsteløs jævnstrømsmotor (BDT) og en ventilmotor.

BDTT adskiller sig i, at strømmen der skifter elektronisk (transistorer lukker og åbner), og ventilen er endnu stejlere, den ændrer også strømmen og styrer øjeblikket. Generelt kan en BDTT med en ventil i kompleksitet sammenlignes med et elektrisk drev, fordi den har alle slags rotorposition sensorer (for eksempel Hall sensorer) og en kompleks elektronisk controller.

Forskellen mellem BDTT og ventilmotoren i form af mod-EMF. I BDT er der en trapezoid (en grov ændring), og i en ventilmotor - en sinus, en glattere middel.

På engelsk er BDT BLDC, og ventilmotoren er PMSM.

Metode 2. Den magnetiske flux drejes, dvs. magnetfelt.

Et roterende magnetfelt opnås ved anvendelse af en vekslende trefasestrøm. Der er en stator.

figur 6

Og der er 3 faser af vekselstrøm.

Fig. 7

Mellem dem tilsyneladende 120 grader, elektriske grader.

Disse tre faser placeres i statoren på en speciel måde, så de drejes geometrisk 120 ° mod hinanden.

Fig. 8

Og så når trefasekraft påføres, opnås et roterende magnetfelt ved at folde magnetiske fluxer fra de tre viklinger.

Fig. 9

Dernæst “presser” det roterende magnetfelt Ampere-kraften på vores ramme, og den roterer.

Men der er også forskelle, to forskellige måder.

Fremgangsmåde 2a. Rammen er drevet (synkronmotor).

Vi giver midler til rammespændingen (konstant), rammen udsættes for magnetfeltet. Kan du huske fig. 1 fra starten? Sådan bliver rammen.

Fig. 10 (fig. 1)

Men magnetfeltet her snurrer og hænger ikke bare. Hvad vil rammen gøre? Det roterer også efter magnetfeltet.

De (rammen og feltet) roterer med samme frekvens eller synkront, så disse motorer kaldes synkrone motorer.

Metode 2b. Rammen er ikke drevet (asynkron motor).

Kunsten er, at rammen ikke fodres, ikke føder overhovedet. Bare en tråd så lukket.

Når vi begynder at rotere magnetfeltet, i henhold til lovgivningen om elektromagnetisme, induceres en strøm i rammen. Amperekraft opnås fra dette strøm- og magnetfelt. Men Ampere's kraft vil kun opstå, hvis rammen bevæger sig i forhold til magnetfeltet (en velkendt historie med Ampere's eksperimenter og hans rejser til det næste rum).

Så rammen vil altid hænge bag magnetfeltet. Og så, hvis hun af en eller anden grund pludselig indhenter ham, så forsvinder spidsen fra marken, strømmen forsvinder, Ampere-styrken forsvinder, og alt vil forsvinde helt. Det vil sige, i en induktionsmotor hænger rammen altid bagefter, og deres frekvens betyder forskellige, det vil sige, de roterer asynkront, derfor kaldes motoren asynkron.

Se også om dette emne: Hvordan er enfasede asynkronmotorer arrangeret og fungerer?, Typer af elektriske generatorer, enhed og deres funktion